67,15 Г металла эквивалентны 32,85 г серы,
Мэк(Ме) эквивалентна Мэк(S)=16 г/моль серы.
Откуда
г/моль.
Пример 2.6. На восстановление 1 г оксида металла израсходован 421 см3 водорода (н.у.). Вычислить молярные массы эквивалентов оксида и металла.
Решение. Число эквивалентности молекулярного водорода Н2 равно двум, следовательно, молярная масса эквивалентов водорода
г/моль.
В соответствии с законом Авогадро объем 1 моль водорода при н.у. составляет 22,4 л, следовательно, молярный объем эквивалентов водорода при н.у.
л/моль = 11200 см3/моль.
В соответствии с законом эквивалентов масса оксида и объем водорода, вступившие в реакцию, пропорциональны молярным массам (молярным объемам) их эквивалентов. Значит,
1 г оксида эквивалентен 421 см3 водорода,
Мэк(оксид) эквивалентна 11200 см3/моль водорода.
Откуда
г/моль.
Любой оксид состоит из кислорода и другого элемента, соединенных в эквивалентных количествах. Следовательно, молярная масса эквивалента оксида равна сумме молярных масс эквивалентов кислорода и металла, образующего оксид:
Мэк(оксид)=Мэк( металл) + Мэк(О).
Число эквивалентности кислорода zO=2, значит,
г/моль.
Таким образом, молярная масса эквивалентов металла, образующего оксид, составляет
Мэк( металл)= Мэк(оксид) - Мэк(О)= 26,6 – 8 =18,6 г/моль.
Пример 2.7. В реакцию с 10,0 г едкого натра вступило 22,25 г пирофосфорной кислоты (Н4Р2О7). Найти молярную массу эквивалента, число эквивалентности и основность кислоты в этой реакции. Записать уравнение реакции.
Решение. В соответствии с законом эквивалентов массы гидроксида натрия и пирофосфорной кислоты, вступившие в реакцию, эквивалентны. Число эквивалентности гидроксида натрия постоянно и равно единице. Следовательно, молярная масса эквивалента гидроксида натрия равна его молярной массе:
На основании закона эквивалентов запишем:
22, 25 Г н4р2о7 реагируют с 10 г NaOh,
Mэк(Н4Р2О7) - “ - 40 г NaOH,
Находим число эквивалентности пирофосфорной кислоты в данной реакции:
Число эквивалентности кислоты в реакции нейтрализации соответствует числу ионов водорода, замещённых катионами металла, т.е. основности кислоты. Следовательно, основность пирофосфорной кислоты в данном случае равна двум и уравнение реакции имеет вид
Н4Р2О7 + 2 NaOH = Na2Н2Р2О7 + 2H2O.
Закон Авогадро. Открыт в 1811 г. итальянским физиком А. Авогадро. В равных объемах различных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул.
При
нормальных условиях (температура 0
оС=273,15
К и давление 1 атм =760 мм рт.ст.= 101325
Па=101,325 кПа) один моль любого газа содержит
6,022045•1023
6,02•1023
молекул (постоянная Авогадро) и занимает
объем 22 414 см3
22,4
дм3 .
Закон Авогадро позволяет определить молярную массу газа, если известна его плотность (ρ) при нормальных условиях:
МВ=22,4 ρ, (2.8)
или плотность при нормальных условиях, если известна молярная масса. Можно также определить молярную массу неизвестного газа (Мх), зная молярную массу известного газа (МВ) и отношение плотностей этих газов (ρх/ρВ):
(2.9)
Отношение ρх/ρВ носит название относительной плотности одного газа по другому и обозначается буквой D. Например, если использовать относительную плотность неизвестного газа по водороду и воздуху, то формула (2.8) запишется следующим образом:
(2.9а)
(2.9б)
Если условия, при которых находится газ, не сильно отличаются от нормальных, то для определения молярной массы газа используют уравнение состояния идеальных газов Менделеева – Клапейрона.
Пример 2.8. Какой объем занимает 1 г углекислого газа при н.у.?
Решение. Молярная масса углекислого газа СО2 составляет 44 г/моль. Из закона Авогадро следует, что при нормальных условиях
44 г углекислого газа занимают объем 22,4 л,
1 г углекислого газа занимает объем Vo л.
Следовательно,
л.
Пример 2.9. Относительная плотность газа по водороду составляет 6. Какой объем будут занимать 2 г этого газа при н.у.?
Решение. Определим молярную массу газа по уравнению (2.9а):
М = 2,016.6= 12,096 г/моль.
В соответствии с законом Авогадро
12,096 г газа занимают объем 22,4 л,
2 г газа занимают объем Vо л.
Откуда
л.
Пример 2.10. 8,8 г вещества при температуре 22 С и давлении 500 мм рт.ст. заняло объём 3,68 дм3. Какова молярная масса этого вещества?
Решение. Применим формулу Менделеева –Клапейрона (1.2):
.
Все величины, входящие в формулу, должны быть выражены в одной системе единиц. Используем международную систему единиц СИ: кг, Па, м3, R=8,31 Дж/(моль•К).
В этом случае масса вещества составит 8,8•10-3 кг; температура 273+22=295 К; давление (500/760).101325= =66661 Па; объём 3,68•10-3 м3. Выразим молярную массу из уравнения Менделеева – Клапейрона:
Можно также воспользоваться значением R=62,36 (л•мм рт. ст.)/(моль•К). Тогда
Рассмотренные в этом разделе законы, а также некоторые другие легли в основу атомно-молекулярной теории – основу современной химии.
Атомно-молекулярная теория. Основные положения теории были сформулированы Д. Дальтоном в начале XIX в. Они заключаются в следующем.
1. Каждый элемент состоит из мельчайших частиц, называемых атомами.
2. Все атомы одного элемента одинаковы.
3. Атомы разных элементов обладают разными свойствами.
4. Атомы не создаются и не разрушаются в химических реакциях.
5. В результате комбинации атомов двух или нескольких элементов образуются молекулы.
6. В данном соединении относительные количества атомов разных сортов и сорта этих атомов всегда постоянны.
Для характеристики атомов и молекул используют понятия относительной атомной массы (Аr), относительной молекулярной массы (Mr) и молярной массы вещества (МВ) (см. гл. 1 (Вводный курс)).
Масса атома любого элемента (абсолютная атомная масса атома) равна произведению его относительной атомной массы и атомной единицы массы (а.е.м.):
mэ = Ar. (а.е.м.),
1 а.е.м. = 1,6606•10-27кг.
Пример 2.11. Найти массу атома кислорода (абсолютную массу атома кислорода).
Решение. Масса атома кислорода составляет
Ао = 16 • 1,66•10-27 = 2,656•10-26кг = 2,656•10-23г.